题目
3.非齐次线性方程组 Ax=b 中未知量的个数为n,方程个数为m,系数矩阵A的秩-|||-为r,则 ()-|||-A. r=m 时, Ax=b 有解 B. r=n 时, Ax=b 有唯一解-|||-C. m=n 时, Ax=b 有唯一解 D. lt n 时, Ax=b 有无穷多解

题目解答
答案

解析
本题考查非齐次线性方程组解的存在性与唯一性条件,需结合系数矩阵秩与增广矩阵秩的关系进行判断。关键点在于:
- 方程组有解的充要条件是系数矩阵秩 $R(A)$ 等于增广矩阵秩 $R(B)$;
- 唯一解的条件是 $R(A) = n$;
- 无穷多解的条件是方程组有解且 $R(A) < n$。
选项需逐一验证是否满足上述条件。
选项A:$r = m$ 时,方程组有解
- 分析:当 $r = m$ 时,$R(A) = m$。此时增广矩阵 $B$ 的秩 $R(B)$ 至少为 $m$,但 $B$ 的列数为 $n+1$,故 $R(B) \leq \min\{m, n+1\}$。
- 结论:若 $m \leq n+1$,则 $R(B) = m$,满足 $R(A) = R(B)$,方程组有解。因此选项A正确。
选项B:$r = n$ 时,方程组有唯一解
- 分析:$r = n$ 仅说明系数矩阵满秩,但未保证增广矩阵秩 $R(B) = n$。若 $R(B) = n+1$,方程组无解。
- 结论:选项B错误。
选项C:$m = n$ 时,方程组有唯一解
- 分析:方程个数等于未知量个数时,若 $R(A) = n$,则有唯一解。但 $m = n$ 不能保证 $R(A) = n$(如系数矩阵可能秩亏)。
- 结论:选项C错误。
选项D:$r < n$ 时,方程组有无穷多解
- 分析:当 $r < n$ 时,若方程组有解,则解空间维数为 $n - r$,存在无穷多解。但选项未保证 $R(A) = R(B)$,可能存在无解情况。
- 结论:选项D错误。